(57)【要約】【課題】蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく蒸気流から効率良く液滴や不純物粒子を分離し、発電プラント等における主蒸気系機器の侵食作用を低減させることのできる蒸気流の精製方法および装置を提供する。【解決手段】曲り部を有して蒸気流３を移送する曲管の下流側（２）に、前記曲り部の下流側に発生する蒸気流の旋回流成分４を利用して蒸気流３に含まれる液滴または不純物粒子６を分離する分離機構（５）を備えている構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲り部を有する配管を経由して蒸気流を移送し旋回させる蒸気流旋回ステップと、この配管の曲り部の下流側に設けられた分離機構により前記旋回する蒸気流の旋回成分を利用して蒸気流に含まれる液滴または不純物粒子を分離する分離ステップと、この分離機構により分離された液滴または不純物粒子を前記配管の外部に排出する排出ステップと、を有することを特徴とする蒸気流の精製方法。
【請求項２】
蒸気流を移送する曲り部を有する曲管と、この曲管の下流に設けられた配管直管部と、この配管直管部に設けられ前記曲管によって蒸気流に発生する旋回成分を利用して蒸気流に含まれる液滴または不純物粒子を分離する分離機構と、この分離機構により分離された液滴または不純物粒子を排出する排出機構と、を有することを特徴とする蒸気流の精製装置。
【請求項３】
前記分離機構は、前記配管直管部の外側に設けられ２重管構造を形成する外側管と、この外側管と前記配管直管部とを連絡して設けられた連絡管と、を具備することを特徴とする請求項２記載の蒸気流の精製装置。
【請求項４】
前記分離機構は、前記曲管の下流側の管壁を貫いて設けられた引き込み孔、または引き込みスリット、または網状構造物或いは焼結構造物であることを特徴とする請求項２記載の蒸気流の精製装置。
【請求項５】
前記分離機構の前記旋回流成分下流側に翼板を備えていることを特徴とする請求項２記載の蒸気流の精製装置。
【請求項６】
前記分離機構は前記曲管の下流側の管壁周面接線方向に貫いて設けられていることを特徴とする請求項２記載の蒸気流の精製装置。
【請求項７】
前記分離機構は前記曲管の下流側の周方向および軸方向に複数設けられ、前記複数の分離機構の間に管軸方向に延びる凸構造物を備えていることを特徴とする請求項２記載の蒸気流の精製装置。
【請求項８】
前記分離機構は、前記曲管の下流側に着脱可能に接続される直管に設けられていることを特徴とする請求項２記載の蒸気流の精製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラント等において形成される蒸気流から湿分および不純物粒子を分離する蒸気流の精製方法および精製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力や原子力等の発電プラントでは、ボイラーや原子炉、蒸気発生器等で蒸気を発生させてタービンを回転させ、発電機により電力を得ている。タービンを通過する蒸気中に湿分や酸化スケール等の不純物粒子が多いと、タービン効率を低下させる可能性や、主蒸気系機器に侵食をもたらし損傷を生じさせる危険性があるため、各発電プラントのタービン系統には、湿分や不純物粒子を取り除く機構が設けられている。例えば原子力発電プラントでは高圧タービンと低圧タービンの間に湿分分離加熱器が設置されており、高圧タービンで仕事をして湿った蒸気の湿分を取り除いた後、低圧タービンへ蒸気が送られる。
【０００３】
このような従来の蒸気流からの湿分及び不純物粒子の分離法としては機械式の分離法（例えば特許文献１）が主流である。機械式分離法には、旋回を与えて遠心分離する方式（例えば特許文献２）や、曲折流路に蒸気流を導き遠心分離する方式（例えば特許文献３）、スリットを通してフィルタする方式（例えば特許文献４）などがある。また、タービン翼に液滴捕獲機構を設ける方式もある（例えば特許文献５）。これ以外では、電気力や磁力を利用する方法が発明されている（例えば特許文献６）。
【特許文献１】特公昭６１−５５２２号公報
【特許文献２】特開平９−２９９７２８号公報
【特許文献３】特開２００３−９０８９２号公報
【特許文献４】特開昭５７−２７１１１号公報
【特許文献５】特開２００１−１５２８０７号公報
【特許文献６】特公平４−３６２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の蒸気流の精製方法の主流である機械式はどの方法でも原理的に圧力損失が大きくなる。従ってこうした湿分分離機構等を多く設置すると系全体の圧力損失が増大し、かえって効率を低下させる場合がある。さらに、飽和蒸気では圧力が低下すると湿分が増える現象によって本来の分離効果が減殺されてしまう場合がある。また、磁気式では磁性をもつ不純物粒子を分離することはできるが、非磁性の不純物や湿分の分離を行うことができない。電気式の場合、誘電分極ではほとんど効果がなく、コロナ放電式では蒸気流中に針状の電極をさらす必要があるが、高温高速の蒸気流中では電極の健全性、耐久性に問題がある。
【０００５】
本発明はかかる従来の問題に対処するためになされたものであり、蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく蒸気流から効率良く液滴や不純物粒子を分離し、発電プラント等における主蒸気系機器の侵食作用を低減させることのできる蒸気流の精製方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の蒸気流の精製方法は、曲り部を有する配管を経由して蒸気流を移送し旋回させる蒸気流旋回ステップと、この配管の曲り部の下流側に設けられた分離機構により前記旋回する蒸気流の旋回成分を利用して蒸気流に含まれる液滴または不純物粒子を分離する分離ステップと、この分離機構により分離された液滴または不純物粒子を前記配管の外部に排出する排出ステップと、を有する方法とする。
【０００７】
本発明の蒸気流の精製装置は、蒸気流を移送する曲り部を有する曲管と、この曲管の下流に設けられた配管直管部と、この配管直管部に設けられ前記曲管によって蒸気流に発生する旋回成分を利用して蒸気流に含まれる液滴または不純物粒子を分離する分離機構と、この分離機構により分離された液滴または不純物粒子を排出する排出機構と、を有する構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく蒸気流から効率良く液滴や不純物粒子を分離し、発電プラント等における主蒸気系機器の侵食作用を低減させることのできる蒸気流の精製方法および装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の蒸気流の精製方法および装置の第１ないし第１０の実施の形態について、図面を参照して説明する。  
（第１の実施の形態）
まず、図１、図２および図３を用いて第１の実施の形態を説明する。図１は、液滴または不純物粒子の引き込み孔を設けドレイン管を繋いだエルボ下流直管部の斜視図と断面図、図２は、１段エルボ下流直管部の蒸気流の様子を説明する配管断面模式図、図３は、２段エルボ下流直管部の蒸気流の様子を説明する配管断面摸式図である。
【００１０】
本実施の形態の蒸気流の精製装置は、図１に示すように、蒸気流の旋回流成分４が形成されるエルボ下流直管部２に液滴または不純物粒子６を引き込む分離機構である複数の引き込み孔５を形成している。この引き込み孔５には連絡管７ａが接続されている。この連絡管７ａは、蒸気配管直管部２の外側に設けた外側管７ｂに接続されている。この外側管７ｂの下部には排出機構としてのドレイン管７ｃが接続されている。
【００１１】
図２、図３に示すように、曲管である１段エルボ１ａあるいは２段エルボ１ｂを通り抜けた蒸気流３は、その下流の直管部２で旋回流となる。エルボ下流直管部２の断面で見た場合、図２に示す１段エルボ１ａの下流では２方向の旋回流成分４が形成され、図３に示す３次元的に配置された２段エルボ１ｂの下流では１方向の旋回流成分４が形成される。蒸気流３中に含まれる液滴または酸化スケール等の不純物粒子６は、この旋回流成分４により遠心力を受け、配管壁面へ移行し、配管壁面に形成された複数の引き込み孔５へ引き込まれた後、ドレイン管７ａ，７ｂ，７ｃによりドレイン１７として排出される。
【００１２】
蒸気流３が低湿り度で内部に存在する液滴や微小な不純物粒子６を除去する場合には、本実施の形態のように、旋回流成分４が発達し遠心力が十分作用して、液滴や微小な不純物粒子６が壁面近傍に寄せられるエルボ下流の直管部２に引き込み孔５を設ける構成が特に有効である。
【００１３】
本実施の形態によれば、エルボ下流直管部２に生じる蒸気流の旋回流成分４を利用することよって蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく効果的に蒸気流３から液滴または不純物粒子６を取り除くことができ、これにより主蒸気系機器の侵食作用を低減させることができる。
【００１４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図４を用いて説明する。本実施の形態の蒸気流の精製装置は、エルボ下流直管部２の管壁に複数の引き込み孔５を設け、その外側を外側管８で覆い、外側管８の下部にドレイン管７を接続した構成である。なお、本実施の形態においても、配管直管部２の上流側に、図２、図３で示すエルボ１ａ，１ｂが設けられている。
【００１５】
このように構成された本実施の形態の蒸気流の精製装置においては、エルボ１ａ，１ｂ（図示せず）を通り抜けた蒸気流３の中に、その下流の直管部２で旋回流成分４が生じる。蒸気流３中に含まれる液滴または不純物粒子６は、この旋回流成分４により遠心力を受け、配管壁面へ移行し、配管壁面に施工された複数の引き込み孔５へ引き込まれる。引き込まれた不純物粒子や液滴６は、直管部２と外側管８の間の空間に排出されて外側管８の下部にドレイン１７として溜まり、ドレイン管７へと排出される。
【００１６】
本実施の形態によれば、エルボ下流直管部２に生じる蒸気流の旋回流成分４を利用することによって蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく効果的に蒸気流３から液滴または不純物粒子６を取り除くことができ、これにより主蒸気系機器の侵食作用を低減させることができる。
【００１７】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を図５を用いて説明する。本実施の形態の蒸気流の精製装置は、エルボ下流直管部２の管壁に分離機構である複数の引き込みスリット９を設け、その外側を下部にドレイン管７を接続した外側管８で覆った構成である。
【００１８】
このように構成された本実施の形態の蒸気流の精製装置においては、エルボ１ａ，１ｂ（図示せず）を通り抜けた蒸気流３の中に、その下流の直管部２で旋回流成分４（図示せず）が生じる。蒸気流３中に含まれる液滴または不純物粒子６（図示せず）は、この旋回流成分４により遠心力を受け、配管壁面へ移行し、配管壁面に施工された複数の引き込みスリット９へ引き込まれる。引き込まれた液滴または不純物粒子６は、直管部２と外側管８の間の空間に排出され外側管８の下部にドレイン１７として溜まり、ドレイン管７へと排出される。
【００１９】
本実施の形態によれば、エルボ下流直管部２に生じる蒸気流の旋回流成分４を利用することによって蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく効果的に蒸気流３から液滴または不純物粒子６を取り除くことができ、これにより主蒸気系機器の侵食作用を低減させることができる。
【００２０】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態を図６を用いて説明する。本実施の形態の蒸気流の精製装置は、エルボ下流直管部２の管壁に分離機構である複数の網状構造物或いは焼結構造物１０を設け、その外側を下部にドレイン管７を接続した外側管８で覆った構成である。
【００２１】
このように構成された本実施の形態の蒸気流の精製装置においては、エルボ１ａ，１ｂ（図示せず）を通り抜けた蒸気流３の中に、その下流の直管部２で旋回流成分４（図示せず）が生じる。蒸気流３中に含まれる液滴または不純物粒子６（図示せず）は、この旋回流成分４により遠心力を受け、配管壁面へ移行し、配管壁面に施工された複数の網状構造物或いは焼結構造物１０へ引き込まれる。引き込まれた液滴または不純物粒子６は、直管部２と外側管８の間の空間に排出され、ドレイン１７としてドレイン管７から排出される。
【００２２】
本実施の形態によれば、エルボ下流直管部２に生じる蒸気流の旋回流成分４を利用することによって蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく効果的に蒸気流３から液滴または不純物粒子６を取り除くことができ、これにより主蒸気系機器の侵食作用を低減させることができる。
【００２３】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態を図７を用いて説明する。本実施の形態は、エルボ下流直管部２の管壁に複数の引き込み孔５または引き込みスリット９または網状構造物或いは焼結構造物１０を設け、その蒸気流の旋回流成分４の下流側に翼板１１を設け、このように構成したエルボ下流直管部２の外側に下部にドレイン管７を接続した外側管８を設けた構成である。
【００２４】
このように構成された本実施の形態の蒸気流の精製装置においては、エルボ１ａ，１ｂ（図示せず）を通り抜けた蒸気流３の中に、その下流の直管部２で旋回流成分４が生じる。蒸気流３中に含まれる液滴または不純物粒子６は、この旋回流成分４により遠心力を受け、配管壁面へ移行する。配管壁面付近を旋回流成分４に乗って移動している液滴または不純物粒子６は、翼板１１に衝突して、配管壁面に施工された複数の引き込み孔５、または引き込みスリット９、または網状構造物或いは焼結構造１０へ引き込まれる。引き込まれた液滴または不純物粒子６は、直管部２と外側管８の間の空間に排出され、ドレイン１７として溜まり、ドレイン管７から排出される。
【００２５】
本実施の形態によれば、エルボ下流の直管部２に生じる蒸気流の旋回流成分４を利用することによって蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく効果的に蒸気流３から液滴または不純物粒子６を取り除くことができ、これにより主蒸気系機器の侵食作用を低減させることができる。
【００２６】
（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態を図８を用いて説明する。  
本実施の形態の蒸気流の精製装置は、エルボ下流直管部２に配管内周面接線方向の引き込み孔１２、または引き込みスリット１３、または網状構造物或いは焼結構造物１４を設けた構成である。その他の構成は第５の実施の形態（図７）と同じである。
【００２７】
このように構成された本実施の形態の蒸気流の精製装置においては、エルボ１ａ，１ｂ（図示せず）を通り抜けた蒸気流３の中に、その下流の直管部２で旋回流成分４が生じる。蒸気流３中に含まれる液滴または不純物粒子６は、この旋回流成分４により遠心力を受け、配管壁面へ移行する。配管壁面付近を旋回流成分４に乗って移動している液滴または不純物粒子６は、配管内周面の円周方向成分を持ちながら移動しているが、移動中に配管内周面の接線方向に設けられた引き込み孔１２、または引き込みスリット１３、または網状構造物或いは焼結構造物１４のところにくると、遠心力の影響で直管部２と外側管８の間の空間に排出される。そしてドレイン１７として溜まり、重力の作用によりドレイン管７へと排出される。
【００２８】
本実施の形態によれば、エルボ下流の直管部２に生じる蒸気流の旋回流成分４を利用することによって蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく効果的に蒸気流３から液滴または不純物粒子６を取り除くことができ、これにより主蒸気系機器の侵食作用を低減させることができる。
【００２９】
（第７の実施の形態）
次に、本発明の第７の実施の形態を図９を用いて説明する。本実施の形態の蒸気流の精製装置は、エルボ下流直管部２に設けた複数の引き込み孔５の間に管軸方向に延びる凸構造物１５を設けた構成である。エルボ下流直管部２の外側には、下部にドレイン管７を接続した外側管８が設けられている。
【００３０】
このように構成された本実施の形態の蒸気流の精製装置においては、エルボ１ａ，１ｂ（図示せず）を通り抜けた蒸気流３の中に、その下流の直管部２で旋回流成分４（図示せず）が生じる。蒸気流３中に含まれる液滴または不純物粒子６（図示せず）は、この旋回流成分４により遠心力を受け、配管壁面へ移行する。配管壁面付近を旋回流成分４に乗って移動している液滴または不純物粒子６は、移動中さらに遠心力の影響で凸構造物１５の間に移行する。凸構造物１５の間には引き込み孔５があるので、液滴または不純物粒子６はそのまま直管部２と外側管８の間の空間に排出される。その後、重力の作用により液滴または不純物粒子６はドレイン管７へと排出される。
【００３１】
本実施の形態によれば、エルボ下流直管部２に生じる蒸気流の旋回流成分４を利用して液滴または不純物粒子６を凸構造物１５の間にトラップすることによって蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく効果的に蒸気流３から液滴または不純物粒子６を取り除くことができ、これにより主蒸気系機器の侵食作用を低減させることができる。
【００３２】
（第８の実施の形態）
次に、本発明の第８の実施の形態を図１０を用いて説明する。本実施の形態の蒸気流の精製装置は、エルボ下流直管部２に設けた複数の引き込みスリット９の間に凸構造物１５を設けた構成である。エルボ下流直管部２の外側には、下部にドレイン管７を接続した外側管８が設けられている。
【００３３】
このように構成された本実施の形態の蒸気流の精製装置においては、エルボ１ａ，１ｂ（図示せず）を通り抜けた蒸気流３の中に、その下流の直管部２で旋回流成分４（図示せず）が生じる。蒸気流３中に含まれる液滴または不純物粒子６（図示せず）は、この旋回流成分４により遠心力を受け、配管壁面へ移行する。配管壁面付近を旋回流成分４に乗って移動している液滴または不純物粒子６は、移動中さらに遠心力の影響で凸構造物１５の間に移行する。この凸構造物１５の間には引き込みスリット９があるので、液滴または不純物粒子６はそのまま直管部２と外側管８の間の空間に排出される。その後、重力の作用により液滴または不純物粒子６はドレイン管７へと排出される。
【００３４】
本実施の形態によれば、エルボ下流直管部２に生じる蒸気流の旋回流成分４を利用して液滴または不純物粒子６を凸構造物１５の間にトラップすることによって蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく効果的に蒸気流３から液滴または不純物粒子６を取り除くことができ、これにより主蒸気系機器の侵食作用を低減させることができる。
【００３５】
（第９の実施の形態）
次に、本発明の第９の実施の形態を図１１を用いて説明する。本実施の形態の蒸気流の精製装置は、エルボ下流直管部２に設けた複数の網状構造物或いは焼結構造物１０の間に管軸方向に延びる凸構造物１５を設けた構成である。エルボ下流直管部２の外側には外側管８が設けられ、外側管８の下部にはドレイン管７が取り付けられている。
【００３６】
このように構成された本実施の形態の蒸気流の精製装置においては、エルボ１ａ，１ｂ（図示せず）を通り抜けた蒸気流３の中に、その下流の直管部２で旋回流成分４（図示せず）が生じる。蒸気流中に含まれる液滴または不純物粒子６（図示せず）は、この旋回流成分４により遠心力を受け、配管壁面へ移行する。配管壁面付近を旋回流成分４に乗って移動している液滴または不純物粒子６は、移動中さらに遠心力の影響で凸構造物１５の間に移行する。凸構造物１５の間には網状構造物或いは焼結構造物１０があるので、液滴または不純物粒子６はそのまま直管部２と外側管８の間の空間に排出される。その後、重力の作用により液滴または不純物粒子６はドレイン管７へと排出される。
【００３７】
本実施の形態によれば、エルボ下流の直管部２に生じる蒸気流の旋回流成分４を利用して液滴または不純物粒子６を凸構造物１５の間にトラップすることによって蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく効果的に蒸気流３から液滴または不純物粒子６を取り除くことができ、これにより主蒸気系機器の侵食作用を低減させることができる。
【００３８】
（第１０の実施の形態）
次に、本発明の第１０の実施の形態を図１２を用いて説明する。本実施の形態の蒸気流の精製装置は、エルボ下流直管部２をフランジ１６ａ，１６ｂ，１６ｃによってエルボ下流に着脱可能とした構成である。その他の構成は第１ないし第９の実施の形態のいずれかと同じである。
【００３９】
このように構成された本実施の形態の蒸気流の精製装置は、フランジ１６ａ，１６ｂ，１６ｃによってエルボ１ａ，１ｂ（図示せず）の下流に接続され、エルボ１ａ，１ｂからの蒸気流３は、旋回流成分４（図示せず）を持ちながらこの直管部２に流れ込み、液滴または不純物粒子６はドレイン管７より排出される。
【００４０】
本実施の形態の蒸気流の精製装置は、エルボ下流にフランジを介して設置可能であることから、取り付け、取り外し、交換等の保守点検の容易性が向上するとともに、エルボ下流直管部２に生じる蒸気流３の旋回流成分４を利用することで、蒸気流の圧力損失をほとんど増大させることなく効果的に蒸気流３から液滴または不純物粒子６を取り除くことができ、これにより主蒸気系機器の侵食作用を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態の蒸気流の精製装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ面による断面図。
【図２】（ａ）は１段エルボの管軸を含む面による断面、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線による断面を示し、本発明の第１の実施の形態の蒸気流の精製装置の作用原理を説明する図。
【図３】（ａ）は２段エルボの斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線による断面図を示し、本発明の第１の実施の形態の蒸気流の精製装置の作用原理を説明する図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の蒸気流の精製装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ面による断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の蒸気流の精製装置を示す斜視図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の蒸気流の精製装置を示す斜視図。
【図７】本発明の第５の実施の形態の蒸気流の精製装置を示す断面図。
【図８】本発明の第６の実施の形態の蒸気流の精製装置を示す断面図。
【図９】本発明の第７の実施の形態の蒸気流の精製装置を示す要部斜視図。
【図１０】本発明の第８の実施の形態の蒸気流の精製装置を示す要部斜視図。
【図１１】本発明の第９の実施の形態の蒸気流の精製装置を示す要部斜視図。
【図１２】本発明の第１０の実施の形態の蒸気流の精製装置を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４２】
１ａ，１ｂ…エルボ、２…エルボ下流直管部、３…蒸気流、４…蒸気流の旋回流成分、５…引き込み孔、６…液滴または不純物粒子、７，７ａ，７ｂ，７ｃ…ドレイン管、８…外側管、９…引き込みスリット、１０…網状構造物或いは焼結構造物、１１…翼板、１２…配管内周面接線方向に設けられた引き込み孔、１３…配管内周面接線方向に設けられた引き込みスリット、１４…配管内周面接線方向に設けられた網状構造物或いは焼結構造物、１５…凸構造物、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…フランジ、１７…ドレイン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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